INFLUÊNCIA DO SUPERPLASTIFICANTE NAS ARGAMASSAS COM ADIÇÃO DE CINZA DE CASCA DE ARROZ.

Transcrição

1 III ENECS ENCONTRO NACIONAL SOBRE EDIFICAÇÕES E COMUNIDADES SUSTENTÁVEIS. INFLUÊNCIA DO SUPERPLASTIFICANTE NAS ARGAMASSAS COM ADIÇÃO DE CINZA DE CASCA DE ARROZ. Carlos Adriano Rufino da Silva (cars@dec.feis.unesp.br) Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas/ Faculdade de Engenharia Civil de Ilha Solteira/ Universidade Estadual Paulista. Jorge Luís Akasaki (akasaki@dec.feis.unesp.br) Professor Doutor do Departamento de Engenharia Civil/ Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira/ Universidade Estadual Paulista. Mauro Mitsuchi Tashima (tashima@japan.com) Bolsista de Inicição Científica/ Departamento de Engenharia Civil/ Faculdade de Engenharia Civil de Ilha Solteira/ Universidade Estadual Paulista. Stéfano Torres Manfrim (stefano.manfrim@bol.com.br) Bolsista de Inicição Científica/ Departamento de Engenharia Civil/ Faculdade de Engenharia Civil de Ilha Solteira/ Universidade Estadual Paulista. RESUMO A casca de arroz é um resíduo agrícola produzido em grande quantidade e normalmente desprezado, sendo descartado de modo inadequado e gerando poluição no meio ambiente. A utilização da cinza obtida desse resíduo tem a grande vantagem de ser um recurso renovável e barato, além de ser ainda pouco utilizado. O objetivo deste trabalho é verificar a influência do superplastificante nas argamassas com adição de cinza de casca de arroz (cimento + areia + cinza de casca de arroz), avaliando-se as propriedades físico-mecânicas de corpos-de-prova cilíndricos com dimensões 5x10 cm, moldados com diferentes dosagens e submetidos a ensaios de compressão simples e absorção de água, aos 7 e 28 dias. A cinza utilizada foi obtida através de autocombustão não controlada da casca de arroz, ou seja, sem controle de temperatura e tempo de queima, em forno aberto. A partir dos resultados avaliaremos a contribuição do tipo de superplastificante no ganho de resistência à compressão nos corpos de prova a serem ensaiados. Palavras-chave: : argamassa, superplastificante, cinza de casca de arroz, resistência. INFLUENCE OF SUPERPLASTICIZER IN MORTARS WITH RICE HUSK ASH ABSTRACT Rice husk ash is an agricultural waste produced in large scale and normally rejected, being inadequately left on environment. The utilization of ash obtained from this waste have a great advantage to be a cheap and renewable resource, in addition to be not much applied yet. The intent of this paper study is verify the influence of superplasticizer in mortars with rice husk ash ( cement + fine aggregate + rice husk ash), evaluating the physical and mechanical properties of cylindrical mortars with 10 cm of height and 5 cm of diameter, shaped with differents mix proportions and submited to compressive strengh tests and water adsorption test at 7 and 28 days of curing time. The rice husk ash used was obtained from uncontrolled autocombustion of rice husk, in an open chamber, without any control of temperature and burning time. According to results of tests we evaluate the contribution of the kind of superplasticizer in strengh development of tested mortars. Keywords: mortar, superplasticizer, rice husk ash, strengh.

2 1. INTRODUÇÃO. Há várias décadas a busca pelo desenvolvimento da tecnologia do concreto tem como foco principal a melhora das suas propriedades físicas como resistência, permeabilidade e durabilidade. A demanda por materiais mais duráveis, exigiu a diminuição gradual da relação água/cimento (A/C). Com isso, há uma redução de diâmetro dos poros e consequentemente o material ganha resistência e durabilidade. A relação A/C determina a microestrutura das pastas, argamassas e concretos de cimento Portland. A quantidade, forma e distribuição dos poros são decorrentes do grau de hidratação dos grãos de cimento (HARTMANN e HELENE, 2002). Porém, a diminuição da relação A/C produz perda de trabalhabilidade do concreto fresco, sendo necessária a utilização de aditivos químicos, conhecidos como superplastificantes ou redutores de água. O uso desses aditivos tem como objetivo reduzir a quantidade de água necessária para se obter uma determinada trabalhabilidade, ou da mesma forma para uma quantidade de água determinada, permitir uma melhora na trabalhabilidade (RONCERO e GETTU, 2000). A aplicação do superplastificante permite então a redução da relação A/C, tendo como consequência ganhos cada vez maiores de resistência e durabilidade, sobretudo no emprego de concretos de elevado desempenho. Uma elevada trabalhabilidade obtida também favorece a utilização do concreto em zonas pouco acessíveis ou com grande densidade de armadura, além de facilitar o bombeamento (RONCERO e GETTU, 2000). De acordo com CASSA et al (1999), o cimento Portland, quando misturado com água, apresenta forte tendência de floculação. Esta tendência se deve principalmente às interações das partículas de cimento através das forças de atração de Van der Waals (forças de atração eletrostáticas) e interações entre estas partículas e as moléculas de água. A floculação do cimento por sua vez prejudica a dispersão das suas partículas. Ainda segundo CASSA et al (1999), a adsorção pelas partículas de cimento de uma molécula de superplastificante ( moléculas longas que envolvem as partículas de cimento) geram cargas negativas criando forças repulsivas que se sobrepõe as forças de atração. Esse mecanismo deflocula as partículas de cimento no meio aquoso, evitando a sua reaglomeração. Em resumo, a ação do superplastificante retarda a hidratação do cimento, permitindo que a água permaneça durante mais tempo na mistura, favorecendo assim a sua trabalhabilidade. Existem diversos tipos de superplastificantes no que diz respeito a sua composição química, sendo mais comuns os compostos sulfonados naftaleno-formaldeído e os sulfonados de melamina-formaldeído. Neste trabalho pretende-se estudar como a dosagem desses dois tipos de superplastificantes influencia no ganho de resistência à compressão de argamassas contendo cinza de casca de arroz (CCA). Também pretende-se verificar a mesma influência sobre a absorção de água.

3 2. MATERIAL UTILIZADO Cinza de casca de arroz: as cinzas utilizadas neste trabalho foram obtidas a partir de queima não controlada da casca de arroz. Após a queima em forno aberto, a cinza de cor mais clara foi separada e levada ao moinho de bolas para a moagem durante 30 minutos. A sua densidade e diâmetro das partículas foram determinados pelo ensaio de Superfície de Blaine (Tabela 1). Tabela 1. Características físicas da cinza obtida após 30 min. de moagem. Peneiramento (#200) Superfície de Blaine % retida Diâmetro médio (µm) densidade (g/cm 3 ) 1,96 1,60 2, Areia: foram realizados ensaios de granulometria e de determinação da umidade natural da areia Cimento: o cimento utilizado nas misturas de argamassa foi o CP V ARI PLUS Ciminas, com suas características físicas, químicas e mecânicas atendendo às especificações da Associação Brasileira de Normas Técnicas. #325 (%) Tabela 2 Índices físicos do cimento CP V ARI. Tempo de Blaine Resistências à compressão início de (cm/g) pega (min) 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias ,00 41,00 46,00 53,00 Fonte: Holcim Brasil (2003) Superplastificantes: foram utilizados os superplastificantes SIKAMENT-300 tipo melanímico sulfonado mencionado neste trabalho como SP1, e RHEOBUILD 1203 tipo naftaleno sulfonado, mencionado como SP2. Os dois superplastificantes atendem à ABNT EB METODOLOGIA Moagem da cinza. A cinza foi moída em um moinho de bolas para produção de cimento, composto de 684 bolas de aço pesando 52,5 kg. A quantidade de cinza moída foi de 5,5 kg durante 30 minutos. 3.2 Composição da argamassa. Foram utilizados traços com proporções fixas de cimento, cinza de casca de arroz e areia, variando a dosagem dos superplastificantes conforme a Tabela 3.

4 Tabela 3 - Traços da argamassa utilizada. Material Traço Cimento 0,90 CCA 0,10 Areia 3,00 Água 0, Dosagem do superplastificante. O superplastificante foi dosado dentro dos limites especificados pelos fabricantes para dosagens mínimas e máximas. A dosagem do superplastificante Sikament-300 é recomendado pelo fabricante com variação de 0,6 a 3,0 % do peso de cimento. O Sikament-300 foi dosado com valores mínimos e máximos recomendados e também com valores intermediários, devido à sua variação ser bem maior que a do Rheobuild. Para esse superplastificante o fabricante recomenda uma dosagem entre 0,5 a 1,2 % do volume de cimento. Os valores de dosagens intermediárias do Sikament- 300 foram repetidas com o Rheobuild. Todas as dosagens foram inseridas em peso de cimento. Para isso foi necessário utilizar a densidade do superplastificante Rheobuild (1,60 g/cm 3 ) para transformar seu volume em peso. As dosagens utilizadas se encontram na Tabela 4. Tabela 4 Traços e dosagens dos superplastificantes. Dosagens dos superplastificantes Traços % g SP T1 0,60 3,60 SP1 T2 0,80 4,80 SP1 T3 0,92 10,80 SP1 T4 1,80 11,50 SP1 T5 3,00 18,00 SP1 T6 0,50 4,80 SP2 T7 1,20 11,50 SP2 C(*) 0 0 Nenhum (*) Traço de referência Mistura e confecção dos corpos-de-prova. Os materiais foram misturados manualmente e os corpos-de-prova foram confeccionados utilizando-se moldes cilíndricos de PVC com 5 cm de diâmetro por 10 cm de altura. A moldagem foi realizada utilizando-se quatro camadas golpeadas 30 vezes cada uma com um soquete metálico. Foram moldados 6 corpos-de-prova para cada dosagem, sendo 3 para ensaio de resistência à compressão aos 7 dias e os outros 3 para 28 dias. O superplastificante foi adicionado à mistura juntamente com a água. Em seguida foram colocados em uma câmara úmida e desmoldados 24 hs depois, permanecendo na câmara até o momento de serem capeados e levados aos ensaios de resistência. Os resultados dos ensaios estão presentes nas Tabelas 5 e 6 e nas Figuras 1 e 2.

5 4. RESULTADOS. Tabela 5 Resultados dos ensaios de resistência à compressão. Dosagem SP Resistência 7 dias Resistência 28 dias Traço % g MPa MPa SP utilizado T1 0,60 3,60 21,97 31,08 SP1 T2 0,80 4,80 25,56 31,11 SP1 T3 1,80 10,80 27,12 31,15 SP1 T4 1,92 11,50 27,35 31,57 SP1 T5 3,00 18,00 31,36 34,75 SP1 T6 0,50 4,80 23,97 28,60 SP2 T7 1,20 11,50 27,68 28,45 SP2 C ,55 24,45 nenhum Resistência à compressão (MPa) Re sistências à compressão. T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 C 7 dias 28 dias Figura 1 Resistências à compressão Os resultados mostrados na Tabela 5 e na Figura1, mostram que em ambos os casos o aumento da dosagem de superplastificantes contribui para o aumento da resistência à compressão, como esperado. Com relação ao traço de controle, sem adição de superplastificante, apenas o traço T1, apresentou aos 7 dias uma resistência menor. Outro aspecto mostrado, é que o aumento na resistência de 7 para 28 dias é maior com a dosagem mínima, diminuindo conforme aumenta esta dosagem. Para o SP1, a dosagem mínima levou a uma diferença de quase 10 MPa entre as duas idades de ensaio, enquanto que para a dosagem máxima, esta diferença foi menos de 4 MPa. O mesmo pode ser observado para o SP2.

6 Comparação entre mesma dosagem dos dois superplastificantes aos 7 e 28 dias. Resistência à compressão (MPa) T2 T6 T4 T7 Resistência 7 dias Resistência 28 dias Figura 2 Resistências à compressão de corpos-de-prova com mesma dosagem de superplastificantes. Na comparação entre dosagens iguais dos dois superplastificantes, a Figura 2 mostra que para uma dosagem mínima do SP2 (T6), este é menos eficiente quanto a resistência à compressão que o SP1 (T2), nas duas idades. No entanto, essa diferença é pequena para a dosagem máxima do SP2 (T7), aos 7 dias, tornando-se mais significativa aos 28 dias. Com relação ao ensaio de absorção de água, os valores se encontram na Tabela 6. Para o SP2 (T6 e T7), o aumento na dosagem significou um aumento também na permeabilidade dos corpos-de-prova. Os valores de absorção para o SP1 (T1, T2, T3, T4 e T5) mostram pouca diferença, indicando que o aumento da dosagem não altera a permeabilidade de forma significativa. Porém, em ambos os casos, de modo geral a permeabilidade dos corpos-deprova não melhorou com a adição de superplastificante, ou seja, houve um pequeno aumento com relação ao traço de controle. Tabela 6 Valores de ensaio de absorção de água dos corpos-de-prova. T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 C 0,12% 0,11% 0,15% 0,14% 0,13% 0,16% 0,21% 0,14% 5. CONCLUSÃO. A dosagem do superplastificante influencia no ganho de resistência da argamassa com CCA, da forma esperada. Ou seja, quanto maior a dosagem, maior a resistência dos corpos-deprova. Porém o superplastificante Sikament-300, um composto sulfonado melamínico, obteve melhores resultados, mesmo em dosagens menores, especialmente nos ensaios aos 28 dias.

7 No que diz respeito à absorção de água, embora nenhum dos dois superplastificantes tenham tido resultados significativos com relação ao traço de controle, na comparação entre os dois, o Sikament-300 leva vantagem em todas as dosagens aplicadas. A presença da CCA em todas as amostras, incluindo o controle, pode ter afetado os resultados de absorção, uma vez que o mecanismo de ação do superplastificante com relação às partículas de cimento deve ser diferente com relação às partículas de cinza. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. CASSA, J. C., CARNEIRO, A. P., SILVA, A. S. R., GOMES, A. O., MOTA, R. M., COSTA, D. B., CARNEIRO, F. C., PEREIRA, G. S., COSTA, A. D. (1999). Avaliação da Compatibilidade Físico-Química entre Cimento e Aditivo Superplastificante. 41 º Congresso Brasileiro do Concreto, CASSA, J. C., CARNEIRO, A. P., SILVA, A. S. R., GOMES, A. O., MOTA, R. M., COSTA, D. B., CARNEIRO, F. C., PEREIRA, G. S., COSTA, A. D. (1999). Comportamento Reológico de Alguns Cimentos e Aditivos Superplastificantes Comerciais. 41 º Congresso Brasileiro do Concreto, HARTMANN, C. T., HELENE, P. R. L. (2002). Influência do Uso de Aditivos Superplastificantes na Resistência à Penetração de Íons Cloretos em Concretos. 43 º Congresso Brasileiro do Concreto, RONCERO, J., GETTU, R. (2000). Aditivos Superfluidificantes para Hormigones de Altas Prestaciones. Disponível em: Acesso em 18 de dez. de 2002.